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Emoncosi negli allevamenti ovini: possibile effetto protettivo del microbiota intestinale

Un recente studio pubblicato su Animal Microbiome dimostra il legame tra il microbiota intestinale delle pecore e l’infezione da Haemonchus contortus.
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Emoncosi negli allevamenti ovini: possibile effetto protettivo del microbiota intestinale

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In questo articolo

• Microbiota intestinale delle pecore pre-infezione
• Microbiota intestinale pre- e post-infezione da H. contortus
• Il ruolo di Akkermansia e Dorea

Stato dell’arte
Uno dei maggiori problemi nell’industria globale dei piccoli ruminanti è rappresentato dalle infezioni, dette emoncosi, provocate dal parassita gastrointestinale Haemonchus contortus. Questa patologia interessa pecore, capre e bovini nelle regioni tropicali e sub-tropicali. Un carico di 1.000 parassiti può provocare un’anemia grave nei piccoli ruminanti, che può diventare addirittura fatale se non curata, soprattutto in pecore giovani, in cui il sistema immunitario è poco sviluppato rispetto agli adulti. Le infezioni impattano negativamente sugli allevamenti anche in termini economici, a causa della ridotta produzione di latte, lana e carne, delle minori capacità riproduttive, dell’aumento dei decessi e dei costi per i trattamenti farmacologici.

Cosa aggiunge questa ricerca
L’interazione tra questi agenti patogeni e il microbiota dell’intestino è ancora oggi poco conosciuta. Per questo motivo gli autori dello studio hanno iniettato il parassita, o più precisamente le sue larve, nelle pecore. Le successive analisi sono state condotte su campioni fecali utilizzando la tecnologia ARISA (Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis) e il sequenziamento dell’RNA ribosomale 16S.

Conclusioni
Dal confronto del microbiota pre-infezione con quello post-infezione è emerso un carico parassitario molto alto associato a un cambiamento relativamente scarso della composizione della comunità microbica. Secondo gli autori dello studio esisterebbe quindi un’associazione tra il microbiota fecale e il carico infettivo provocato da H. contortus.

Un recente studio, condotto da un gruppo di ricercatori australiani e pubblicato su Animal Microbiome, dimostra il legame esistente tra il microbiota fecale delle pecore, come campione rappresentante del microbiota intestinale, e l’infezione causata da Haemonchus contortus.

In seguito alla scoperta dell’importanza dei microrganismi presenti nel tratto digestivo degli animali, e in particolare del loro ruolo nella digestione della cellulosa nei ruminanti, è stato registrato negli ultimi 15 anni un notevole aumento delle analisi sulle popolazioni microbiche attraverso l’amplificazione genetica e le nuove tecnologie di rilevazione. Ricerche recenti, inoltre, hanno svelato che i microrganismi del tratto gastrointestinale prendono parte anche ai normali processi fisiologici degli animali che li ospitano; infatti, è stato ipotizzato che i batteri intestinali possano influenzare lo sviluppo e la permeabilità della mucosa e della .

Il parassita H.contortus è in grado di infettare una delle cavità dello stomaco dei ruminanti, l’abomaso, attivando diversi pathway biologici, inclusi quelli immuno-mediati nella mucosa del piloro. Questi ultimi, a loro volta, regolano il microbiota residente in quest’organo.

Gli autori di questo studio si sono prefissati i seguenti obiettivi:

  • comprendere a fondo l’associazione tra H. contortus e la composizione del microbiota intestinale
  • indagare la relazione tra microbiota intestinale e gravità dell’infezione da H. contortus.

Microbiota intestinale delle pecore pre-infezione

Dal sequenziamento delle regioni ipervariabili V1 e V3 del gene batterico ribosomale 16S sono state ottenute più di 4 milioni di sequenze. Dalla loro analisi è emersa una separazione nella composizione microbica tra le pecore con alto o basso carico parassitario. Questo risultato si traduce in due distinti cluster genici appartenenti al microbiota fecale. Dall’analisi della diversità all’interno di questi cluster sono stati identificati 24 diversi phyla batterici: in particolare, nelle pecore con infezione minima i Firmicutes sono risultati più abbondanti dei Bacteroides. A livello di genere, invece, su 200 genus 36 mostrano un’abbondanza significativamente diversa nei due gruppi di ovini analizzati: per esempio, Treponema e Prevotella sono associati a pecore con alto carico infettivo, mentre Dorea, Clostridium e Akkermansia sono maggiormente presenti nelle pecore con basso carico. Anche generi batterici non ancora classificati si ritrovano associati a pecore di entrambi i gruppi.

Microbiota intestinale pre- e post-infezione da H. contortus

Dall’analisi dei dati pre- e post-infezione è emersa una separazione nella composizione microbica fecale nelle pecore infettate da un alto numero di larve. Al contrario, le pecore con basso carico mostrano un più basso grado di separazione. Al fine di identificare il microrganismo che differisce in termini di abbondanza, gli autori hanno condotto un’analisi delle sequenze a livello di phylum, famiglia e genere. Il numero totale di phyla è risultato simile tra i due gruppi di pecore analizzati.

Le uniche differenze degne di nota sono quelle relative a 4 phyla nel gruppo alto-carico post-infezione, tra cui Firmicutes e Bacteroides.

Inoltre, sono state identificate un totale di 133 famiglie: nel gruppo ad alto carico post-infezione, l’abbondanza di 17 famiglie, tra cui anche le dominanti Ruminococcaceae e Bacteroidaceae, differisce significativamente; nel gruppo a basso carico post-infezione, solo 7 famiglie (tra cui le dominanti Spirochaetaceae, S247 e Victivallaceae) differiscono significativamente. Circa il 60% delle OTUs ritrovate erano presenti sia nel pre- sia nel post-infezione, in entrambi i gruppi di pecore.

Per quanto riguarda la diversità del microbiota fecale, è stata osservata una diminuzione nel gruppo di pecore a basso carico e un aumento in quelle ad alto carico infettivo.

Il ruolo di Akkermansia e Dorea

Sono degne di nota alcune differenze nell’abbondanza relativa di alcuni generi, come Akkermansia e Dorea, batteri dominanti nelle pecore con carico infettivo più basso. Akkermansia è un microrganismo anaerobio Gram-negativo presente nel tratto gastrointestinale dell’uomo e di alcuni mammiferi. Questo microrganismo utilizza la mucina, unità fondamentale del muco, come fonte di energia; perciò, è spesso associato al tratto enterico ed è coinvolto nella risposta immunitaria, proteggendo gli strati epiteliali intestinali dall’attacco di agenti patogeni. La presenza di Akkermansia è quindi associata a una mucosa sana.

In conclusione, questo studio ha dimostrato che:

  • in assenza di infezione, le pecore che svilupperanno un’infezione più acuta possiedono un microbiota diverso da quelle pecore che svilupperanno un’infezione minore
  • in seguito a infezione da H. contortus, le pecore con infezione acuta sembrano mostrare cambiamenti più significativi nella struttura della comunità batterica rispetto alle pecore con basso carico infettivo.

Se i risultati ottenuti in questo studio saranno confermati anche in studi con coorti più numerose, sarà possibile ottenere importanti informazioni informazioni sulle infezioni causate da parassiti, sulle relative resistenze e sulla capacità di ripresa.

Un limite, seppur superabile, di questo studio consiste nell’utilizzo di pellet fecali per l’analisi, assumendo che i batteri delle feci siano rappresentativi di tutta la comunità batterica del tratto digestivo: l’apparato digerente di questi animali è infatti composto da diversi compartimenti abitati da microrganismi differenti.

Fortunatamente, questi compartimenti sono strettamente comunicanti tra di loro; quindi, ci si aspetta che eventuali cambiamenti a livello di un comparto influenzino anche le comunità batteriche degli altri. Inoltre, considerando che i microrganismi presenti nel primo tratto intestinale utilizzano come “via d’uscita” l’ultimo tratto intestinale, i pellet fecali possono essere considerati campioni dell’intero apparato digerente.

Le infezioni da parassiti, dunque, alterano il microbiota intestinale delle pecore infette. Resta da chiarire però quali interazioni tra parassita e batteri influenzano in maniera importante la produttività dei piccoli ruminanti.

Raffaella Gatta
Laureata in Biotecnologie per l‘Industria e per l’Ambiente, diventa nel 2009 PhD in Scienze Genetiche e Biomolecolari all’Università di Milano. Si è occupata di regolazione della trascrizione genica e di epigenetica. Ora si occupa di oncologia.

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